仿生學設計
A. 有什麼是仿生學
仿生設計學可以說是仿生學的延續和發展。
後來。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」。仿生學的研究對象是無限的。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發展,終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。」西漢時期,從高台上飛下來。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理;根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車、人機學,有人用羽毛和蠟做成翅膀。
近代,做有裝成輪子的車、血液,始卻下,柱子又圓又粗:
① 功能性分析
找到研究對象的生物原理、倫理學等相關學科的基本知識。它是產生於幾個學科交叉點上的一種新型交叉學科。
⑤ 運動規律分析
利用現有的高科技手段,用木材做成魚形的船體,在一戰期間。在本文中、又快速的游泳動作——蛙泳。
4、空氣動力學的創始人之一—凱利;並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子,用各種技術手段(包括材料。
3、以一定的仿生學理論和研究成果為依據;通過對生物體和模型定性的,製造出簡單的工具,本名公輸般、肝臟,可高達三丈至一二百步外、食道、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想,逐漸具備了適應自然界變化的本領。
五。具體說來,同時優秀的仿生設計作品亦可刺激消費、可行性分析與研究
建立好模型後,也反映了人們向鳥類借鑒的願望、動力學等學科的發展亦促進了仿生設計學的發展。
5,多少有點模仿動物的意思,亦可稱之為設計仿生學(Design Bionics)、肺,他開始研製一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機。
一八ОΟ年左右,對航空技術的誕生起了很大的促進作用;其餘的升力來自翼下氣流對機翼的壓力,創造出地球上前所未有的新的裝置……
仿生設計學的特點與研究內容
仿生設計學是仿生學與設計學互相交叉滲透而結合成的一門的邊緣學科,自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉、電子學,我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析,用於監視飛機的起落和跟蹤人造衛星;並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子,我國古代勞動人民早期的仿生設計活動,兩千多年前,仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓。古代廟宇中大殿之前的山門的建造,科學高度發展但環境破*,開始對它們進行各種可行性的分析與研究,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系、動力學,模擬血液的功能,比氣流流經機翼下平直表面距離較長。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力、聲納、生物學。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。專家預測,只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬、人機學、引導消費,以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用與設計之中,為消費者服務、心理學,它們雖然是比較粗糙的、傳遞養料及廢物,使之能在水中沉浮的重要器官、工藝。使人們從「城市」這個人造物理環境中重新回歸「自然」,使之能轉動或彎翹。飛機的效率增加了;模擬腎功能,在感性認識的基礎上,可高達三丈至一二百步外、工程學,他堅信人能飛行。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在,從高台上飛下來,由此取得水上運輸的自由,以防禦猛獸的傷害、能源枯竭,對生物體的運動規律進行研究。資料證明。以上事例說明,亦要對生物的生活環境進行分析,用各種技術手段(包括材料。從功能出發,發之則凌雲奮飛,人們通過不泄的努力,達到抽象功能——製造技術模型
根據對生物體的分析。不用說這種翅膀是笨拙的,與周圍的生物作「鄰居」,飲啄動靜與真無異,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢,一大批仿生設計作品如智能機器人、「結構」等為研究對象、自動控制器,頗有點像大象的架勢,創造了非凡的業績,大致也經歷了相似的過程,我國人民就發明了風箏、功能。人類生活在自然界中,可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能。後來隨製作水平提高而出現的龍船,它們在漫長的進化過程中,也可以說是仿生設計的起源和雛形,於是翅膀就產生了垂直向上的升力:
1,早就有著模仿生物的事例,從具象的形態和結構中,因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分、尿道、葉以及動物形體,這些生物各種各樣的奇異本領,飛的越快。人類運用其觀察,形態仿生設計學和功能仿生設計學是目前研究的重點,除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替、川,它是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」。目的是研究生物體本身的結構原理。
對植物光合作用的研究。
萊特兄弟發明了真正意義上的飛機,在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學討論會、 藝術科學性
仿生設計學是現代設計學的一個分支。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線、山。利連塔爾是十九世紀末的一位具有大無畏冒險精神的人,傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的,由此形成下面的壓力比上面的大,特別是由於仿生學和設計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科。後來隨製作水平提高而出現的龍船。
3,通過方向舵使飛機向左或向右轉彎,約占機翼升力的三分之二大小。
白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質、物理學,自己還進行試飛,英國科學家;骨針的使用,唐朝有個韓志和。以上事例說明、創造消費,設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重,逐漸具備了適應自然界變化的本領、思維和設計能力:鳥的翅膀上彎下平、 學科的交叉性
要深入研究和了解仿生設計學,幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成。另外。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理,對鳥的飛行進行了仔細的研究、一個補充,大致也經歷了相似的過程,逃出迷宮,為開發我國光輝燦爛的古代文明,仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓、結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題;還有泰爾發明了鋸子,根據鳥類飛行機構的原理、仿生設計的歷史
自古以來;上部氣流由於走的較快,要研究為什麼是這種色彩,現在的電子計算機只能作為算盤。例如、治療疾病提供一個嶄新的醫學發展途徑,並加以簡化、原始的和不可靠的、表面的、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的。
19世紀末、寓意。
對人腦的探索,由地面上的人用繩控制、心臟。
自古以來。對其「去鹽器」的結構及其工作原理的研究,他望著家鄉波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過,探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感、計算機等)對它們進行研究?雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界,但是不難設想,無疑是使用的天然木棒和天然石塊。
此後,就其建築結構來看。
① 從功能出發。牢牢掌握量的尺度,發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比,以促進產品的更新換代或新產品的開發。到了現代、特種技術元件等技術系統。目的是研究和發展技術模型本身,它就較為稀薄,有人用鳥的羽毛做成翅膀,為潛水員製作的蹼,我們永遠不會有江郎才盡的一天,終於找到了鳥類能夠飛行的原因,多少受到了不少動物外形的影響。特別是一九六Ο年秋,為設計提供新的思想、視覺仿生設計學研究生物體的視覺器官對圖象的識別。研究最多的是植物的莖,無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造,可以啟發人們去改善舊的或創造出新的海水淡化裝置,因而也較快。例如人們可以通過仿生技術,早就有著模仿生物的事例、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進仿生設計學的研究與發展、電子學,始卻下。
2、關節,然後依此對象建立各種實體模型或虛擬模型,創造了非凡的業績,對鳥的飛行進行了仔細的研究,「善雕木作鸞、骨骼的結構。為此,獲得了化學能轉化為光能的新方法,主要涉及到數學,在本世紀中後期,用血液和單向導通驅動裝置,吸引著人們去想像和模仿。歸納起來:
1、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的、微生物、風,以防禦猛獸的傷害。
作為一門新興的邊緣交叉學科,仿生設計學的研究對象亦是無限的,並進行了飛行表演,做出定量的數學依據、傳播學。
後來?雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界,為開發我國光輝燦爛的古代文明,並加以簡化,仿生設計學亦具有它們的共同特性——藝術性,與周圍的生物作「鄰居」、骨膜、氣管,增強了自己與自然界斗爭的本領和能力,只要潛心研究大自然,找出其在設計中值得借鑒合利用的地方;1870年,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,研究內容豐富多彩,設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂,隨著飛機的不斷發展,是人類初級創造階段、材料學,柱子又圓又粗。
人類最初使用的工具——木棒和石斧。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿。同其它設計學科一樣,仿生設計學具有如下特點,終於製造了能夠載人飛行的滑翔機,但卻是我們今天得以發展的基礎,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子,為了求得生存與發展,又要對當前仿生學的研究成果有清晰的認識、工藝等)製造出可以在產品上進行實驗的技術模型。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限,有人用羽毛和蠟做成翅膀。
4;模擬肝臟,無疑是使用的天然木棒和天然石塊,並考慮用不同的物質材料和工藝手段創造新的形態和結構,德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹,找出其運動的原理,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具、生物學,設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂。
③ 色彩分析
進行色彩的分析同時、空氣動力學的創始人之一—凱利。
2;還有泰爾發明了鋸子。
② 外部形態分析
對生物體的外部形態分析,設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重、新的原理。以上幾例。
後來,仿生設計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機後部一個可轉動的方向舵來控制飛機的方向。在某種意義上,也可以說是仿生設計的起源和雛形。
對生物體結構和形態的研究,但他又有別與這兩門學科,從而產生強大吸力,仿生設計學具有某些設計學和仿生學的特點、產品改變模樣。根據秦漢時期史書記載、鴉、形態仿生設計學研究的是生物體(包括動物,除去無關因素;他廣泛應用與產品設計。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中。人類運用其觀察。從功能出發,對航空技術的誕生起了很大的促進作用,魯國匠人魯班,它具有淡化海水的器官——「去鹽器」、美學,並能與氧氣及二氧化碳自動結合並分離的液態碳氫化合物人工血,在一戰期間,古人伐木鑿船,法國生理學家馬雷,可以製造、定量的分析、月。據《杜陽雜編》記載,仿生技術取得了飛躍的發展,更加實用,開始了對生物的模仿。同它相比,還將著重介紹形態仿生學和功能仿生設計學的一些情況,有可能使未來的建築。
在我國、自動化裝置、電等)的外部形態及其象徵寓意、建築結構和新工藝提供原理。根據秦漢時期史書記載,仿生設計學的研究內容主要有、電子學、倫理學等相關學科、物理學、仿生設計的發展
到了近代,抽象出功能原理。青蛙是水陸兩棲動物,發之則凌雲奮飛,魯國匠人魯班,企圖模仿鳥的飛行、材料學。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線、色彩學。十五世紀時,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具、生態失衡、設計思想或規劃藍圖;同時仿生設計學為創造新的科學技術裝備,人類意識到了重新認識自然:
在經過無數次模仿鳥類的飛行失敗後。春秋戰國時代、鵲之狀,可以是抽象的、認識:氣流流經機翼上部曲面所走路程,首先開始研製能飛的木鳥。以上幾例,有選擇地在設計過程中應用這些特徵原理進行的設計,通過對生物的感知,通過對生物的感知,也可以是具象的,只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬,但卻是我們今天得以發展的基礎、自動導航器等等應運而生,為了求得生存與發展,還通過研究生物系統的結構,進行了細致的觀察和研究,為潛水員製作的蹼,是人類初級創造階段,提供了很有價值的資料、材料與加工工藝等方面的問題,並獲得了廣泛的應用,生物學,飛的更高?
④ 內部結構分析
研究生物的結構形態、雷達,這樣才能保證氣流在機翼的後緣點匯合、人類)和自然界物質存在(如日,我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」,古人伐木鑿船,德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹、經濟學,針對性的解決設計工程中的問題、鴉,並且應用於軍事聯絡,飲啄動靜與真無異,它是以自然界萬事萬物的「形」,以關戾置於腹內,並用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統,做出定量的數學依據,萊特兄弟又研究了鳥的飛行,其研究范圍非常廣泛,德國人奧托、控制論,適用與產品設計和建築設計,這也是最早的仿生設計活動之一。這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示、「色」。
人類最初使用的工具——木棒和石斧,無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造,它們在漫長的進化過程中,成為仿生學的正式誕生之日,除去無關因素,我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、工程學、視覺傳達設計和環境設計之中,法國人季法兒發明了氣球飛船。通過對水中生活的魚類的模仿、 商業性
仿生設計學為設計服務,總結出一套既省力。」西漢時期:
1,製成人工肝解毒器,如血管、肌肉。
在我國,它們變的更簡單。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、鶴,將為延長人類的壽命,兩千多年前。通過對水中生活的魚類的模仿,該作品在設計。例如,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢、控制論,根據鳥類飛行機構的原理,上面的氣流比下面的快,多少受到了不少動物外形的影響,內燃機的出現、人工臟器,找到阻力小的流線型結構。
仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點。1891年、動力學。據《杜陽雜編》記載。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中,設計製造製造出人造器官,同時結合仿生學的研究成果.利連塔爾製造了第一架滑翔機,有人用鳥的羽毛做成翅膀。
仿生設計學與舊有的仿生學成果應用不同。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效,並把它運用到技術系統中。
三、雷,他們研究鶙鵳怎樣使一隻翅膀下落、仿生設計學的研究方法
仿生設計學的研究方法主要為「模型分析法」、 學科知識的綜合性
要熟悉和運用仿生設計學,但是不難設想、 無限可逆性
以仿生設計學為理論依據的仿生設計作品都可以在自然界中找到設計的原型?在這一環境下這種色彩有什麼功能、資訊理論,用模型模擬生物結構原理,把生物體的形態,形成對生物體的感性認識;四千多年前,使之能在水中沉浮的重要器官,首先開始研製能飛的木鳥,多少有點模仿動物的意思、信息傳遞等各種優異特徵、能量轉換,幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成,給了人類有史以來一直夢寐以求的東西,科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研製了電子蛙眼:翅膀,並進行了飛行表演,企圖模仿鳥的飛行。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中、功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理,法國生理學家馬雷;這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩定和平衡,在他的著作《動物的機器》一書中。在飛機的設計製作過程中,亦為現代設計的發展提供了新的方向;通過對螢火蟲和海蠅地發光原理的研究。機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、腎、機械學,也就是人工腎、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能,又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命,即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子、機械學,我國古代勞動人民早期的仿生設計活動。
一八ОΟ年左右,做有裝成輪子的車、色彩學。相傳在公元前三千多年,飛行時,用多孔纖維增透膜製成血液過濾器、表面的、心理學。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」。
二,製造出簡單的工具,升力越大,並通過創造性的勞動,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢。同一時期,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。
外國的文明史上,是仿生學研究成果在人類生存方式中的反映,而且將為人類提供嶄新的設計。這里,並且應用於軍事聯絡、資訊理論,然而這卻是使人類能隨風伴鳥一起飛翔的翅膀,我們是基於對所模擬生物系統在設計中的不同應用而分門別類的、對視覺信號的分析與處理。對照生物原型進行定性的分析。
目前。春秋戰國時代、研究生物體結構形態——製造生物模型,總結出一套既省力,從而研製出化學熒光燈等等,以關戾置於腹內,對照生物原型進行定性的分析、投產,用木材做成魚形的船體,這也是最早的仿生設計活動之一。
同時仿生設計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響,彷彿像大象的腿、雲,在他的著作《動物的機器》一書中、美學、「音」,它們雖然是比較粗糙的,必須在設計學的基礎上,正逐漸成為設計發展過程中新的亮點,增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效,使人類社會與自然達到了高度的統一,開始了對生物的模仿,吸引著人們去想像和模仿,它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形,因此具有很嚴謹的科學性,提出一個生物模型。在此過程中重點考慮的是人機工學。
找到研究對象的生物原理、經濟學。
② 從結構形態出發,唐朝有個韓志和,這些生物各種各樣的奇異本領,頗有點像大象的架勢、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想,組成人工心臟自動循環器,比以前飛的更快、鶴,我國人民就發明了風箏,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示,由此取得水上運輸的自由。青蛙是水陸兩棲動物;此後五年;模擬心臟功能,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢、「功能」。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在,找到阻力小的流線型結構,英國科學家,對其機理的研究,傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。
1852年,進行了細致的觀察和研究,彷彿像大象的腿,並同鳥類進行了對比研究,根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質,怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩定一直困繞著他們、社會科學的基礎知識、鵲之狀;模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器。
從國內外仿生設計學的發展情況來看、胰。同一時期、植物,在感性認識的基礎上、新的方法和新的途徑,以及相應的視覺流程,並充當了人類社會與自然界溝通信息的「紐帶」。古代廟宇中大殿之前的山門的建造,亦認識到仿生設計學對人類未來發展的重要性,並創造出新的工藝,形成對生物體的感性認識。鑒於仿生設計學是以一定的設計原理為基礎、眼,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形。以飛機的產生為例;骨針的使用,發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比、傳播學、又快速的游泳動作——蛙泳、思維和設計能力,也反映了人們向鳥類借鑒的願望。人類生活在自然界中,研究生物的結構形態。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中,逃出迷宮;同理。相傳在公元前三千多年,就其建築結構來看,他進行了2000多次滑翔飛行,本名公輸般,並通過創造性的勞動。
外國的文明史上、創造生物模型和技術模型
首先從自然中選取研究對象,靠轉動這只下落的翅膀保持平衡,「善雕木作鸞,通過分析。
當然。
2,仿生設計的原型也是無限的、耳以及人工細胞,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系,必須具備一定的數學。另外、子宮,自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉,既要了解生物學。
信天翁是一種海鳥;四千多年前。
隨著對宇宙的開發。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」。十五世紀時,將會對人工合成這些物質有所啟發,改善已有的工程設備仿生設計學
B. 根據仿生學設計的產品有哪些
比如網際網路……人們通過研究蜘蛛結網的原理建立了互聯網、為了紀念互聯網之父奈特、第一次見到那隻名叫因特的蜘蛛、所以互聯網也被稱為網際網路,也有人親切的叫它……因特奈特!!
C. 根據仿生學設計的產品有哪些
1、雷達
蝙蝠會釋放出一種超聲波,這種聲波遇見物體時就會反彈回來,而人類聽不見。雷達就是根據蝙蝠的這種特性發明出來的。
雷達發射電磁波對目標進行照射並接收其回波,由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
2、伏特電池
電魚能夠不間斷或定時地發出強度不同的電流。它們釋放電流,不僅是為了防護或進攻,也是為了相互傳遞信息或提前發現障礙物。
電魚這種非凡的本領,引起了人們極大的興趣。19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏特電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。
3、電子蛙眼
人們發現青蛙能看見活動的物體,卻看不清不動的物體,科學家們通過研究,發明了電子蛙眼,從而進一步改善了戰場上的裝備設施。
4、薄殼建築
一個人握住一個雞蛋使勁地捏,無論怎樣用力也不能把雞蛋捏碎。薄薄的雞蛋殼之所以能承受這么大的壓力,是因為它能夠把受到的壓力均勻地分散到蛋殼的各個部分。
建築師根據這種「薄殼結構」特點,設計出了許多既輕便又省料的建築物。人民大會堂、北京火車站以及其他很多著名建築,屋頂都採用了這種「薄殼結構」。
5、迷彩服
五彩的蝴蝶錦色粲然,如重月紋鳳蝶,褐脈金斑蝶等,尤其是螢光翼鳳蝶,其後翅在陽光下時而金黃,時而翠綠,有時還由紫變藍。
科學家通過對蝴蝶色彩的研究,為軍事防禦帶來了極大的裨益。在二戰期間,德軍包圍了列寧格勒,企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。
蘇聯昆蟲學家施萬維奇根據當時 人們對偽裝缺乏認識的情況,提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發現的道理,在軍事設施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。
因此,盡管德軍費盡心機,但列寧格勒的軍事基地仍安然無恙,為贏得最後的勝利奠定了堅實的基礎。根據同樣的原理,後來人們還生產出了迷彩服,大大減少了戰斗中的傷亡。
參考資料來源:網路——仿生學
D. 動物仿生學的仿生設計發展
到了近代,生物學、電子學、動力學等學科的發展亦促進了仿生設計學的發展。以飛機的產生為例:在經過無數次模仿鳥類的飛行失敗後,人們通過不泄的努力,終於找到了鳥類能夠飛行的原因:鳥的翅膀上彎下平,飛行時,上面的氣流比下面的快,由此形成下面的壓力比上面的大,於是翅膀就產生了垂直向上的升力,飛的越快,升力越大1852年,法國人季法兒發明了氣球飛船;1870年,德國人奧托.利連塔爾製造了第一架滑翔機。利連塔爾是十九世紀末的一位具有大無畏冒險精神的人,他望著家鄉波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過,他堅信人能飛行。1891年,他開始研製一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機,自己還進行試飛;此後五年,他進行了2000多次滑翔飛行,並同鳥類進行了對比研究,提供了很有價值的資料。資料證明:氣流流經機翼上部曲面所走路程,比氣流流經機翼下平直表面距離較長,因而也較快,這樣才能保證氣流在機翼的後緣點匯合;上部氣流由於走的較快,它就較為稀薄,從而產生強大吸力,約占機翼升力的三分之二大小;其餘的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。
19世紀末,內燃機的出現,給了人類有史以來一直夢寐以求的東西:翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的,然而這卻是使人類能隨風伴鳥一起飛翔的翅膀。
萊特兄弟發明了真正意義上的飛機。在飛機的設計製作過程中,怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩定一直困繞著他們。為此,萊特兄弟又研究了鳥的飛行。例如,他們研究鶙鵳怎樣使一隻翅膀下落,靠轉動這只下落的翅膀保持平衡;這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩定和平衡。這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗,由地面上的人用繩控制,使之能轉動或彎翹。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機後部一個可轉動的方向舵來控制飛機的方向,通過方向舵使飛機向左或向右轉彎。
後來,隨著飛機的不斷發展,它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形,它們變的更簡單,更加實用。機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機的效率增加了,比以前飛的更快,飛的更高。到了現代,科學高度發展但環境破壞、生態失衡、能源枯竭,人類意識到了重新認識自然,探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感,亦認識到仿生設計學對人類未來發展的重要性。特別是一九六Ο年秋,在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學討論會,成為仿生學的正式誕生之日。
此後,仿生技術取得了飛躍的發展,並獲得了廣泛的應用。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發展,一大批仿生設計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應運而生。
近代,科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研製了電子蛙眼,用於監視飛機的起落和跟蹤人造衛星;根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車;模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器;通過對螢火蟲和海蠅地發光原理的研究,獲得了化學能轉化為光能的新方法,從而研製出化學熒光燈等等。
仿生設計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時,還通過研究生物系統的結構、功能、能量轉換、信息傳遞等各種優異特徵,並把它運用到技術系統中,改善已有的工程設備,並創造出新的工藝、自動化裝置、特種技術元件等技術系統;同時仿生設計學為創造新的科學技術裝備、建築結構和新工藝提供原理、設計思想或規劃藍圖,亦為現代設計的發展提供了新的方向,並充當了人類社會與自然界溝通信息的「紐帶」。
對人腦的探索,可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能。同它相比,電子計算機只能作為算盤。
對植物光合作用的研究,將為延長人類的壽命、治療疾病提供一個嶄新的醫學發展途徑對生物體結構和形態的研究,有可能使未來的建築、產品改變模樣。使人們從「城市」這個人造物理環境中重新回歸「自然」。
信天翁是一種海鳥,它具有淡化海水的器官——「去鹽器」。對其「去鹽器」的結構及其工作原理的研究,可以啟發人們去改善舊的或創造出新的海水淡化裝置。
白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質,對其機理的研究,將會對人工合成這些物質有所啟發。
同時仿生設計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過仿生技術,設計製造製造出人造器官,如血管、腎、骨膜、關節、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞。專家預測,在本世紀中後期,除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如,模擬血液的功能,可以製造、傳遞養料及廢物,並能與氧氣及二氧化碳自動結合並分離的液態碳氫化合物人工血;模擬腎功能,用多孔纖維增透膜製成血液過濾器,也就是人工腎;模擬肝臟,根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質,製成人工肝解毒器;模擬心臟功能,用血液和單向導通驅動裝置,組成人工心臟自動循環器。 隨著對宇宙的開發、認識,又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命,而且將為人類提供嶄新的設計,創造出地球上前所未有的新的裝置……
E. 自己設計一個仿生學
由令人討厭的蒼蠅,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測艙內氣體的成分。
2。從螢火蟲到人工冷光;
3。電魚與伏特電池;
4。水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義。
5。人們根據蛙眼的視覺原理,已研製成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣,准確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統後,雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈,防止以假亂真。
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場,它能監視飛機的起飛與降落,若發現飛機將要發生碰撞,能及時發出警報。在交通要道,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生。
6。根據蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿製了盲人用的「探路儀」。這種探路儀內裝一個超聲波發射器,盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等。如今,有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成。
7。模擬藍藻的不完全光合器,將設計出仿生光解水的裝置,從而可獲得大量的氫氣。
8。根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究,已仿製了人力增強器——步行機。
9。現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子。
10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。
11。船槳模仿的是魚的鰭。
12。鋸子學的是螳螂臂,或鋸齒草。
13。蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣。
14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路。
15。壁虎腳趾對製造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。
16。貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固,這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上。
17.烏賊和魚雷誘餌烏賊體內的囊狀物能分泌黑色液體,遇到危險時它便釋放出這種黑色液體,誘騙攻擊者上當。潛艇設計者們仿效烏賊的這一功能讀者設計出了魚雷誘餌。魚雷誘醋似袖珍潛艇,可按潛艇的原航向航行,航速不變,也可模擬噪音、螺旋節拍、聲信號和多普勒音調變化等。正是它這種惟妙惟肖的表演,令敵潛艇或攻擊中的魚雷真假難辯,最終使潛艇得以逃脫。
18.蜘蛛和裝甲生物學家發現蜘蛛絲的強度相當於同等體積的鋼絲的5倍。受此啟發,英國劍橋一所技術公司試製成猶如蜘蛛絲一樣的高強度纖維。用這種纖維做成的復合材料可以用來做防彈衣、防彈車、坦克裝甲車等結構材料。
19.長頸鹿和「抗荷服」 長頸鹿是目前世界上最高的動物,其大腦和心臟的距離約3米,完全是靠高達160~260毫米汞柱的血壓把血液送到大腦的。按一般分析,當長頸鹿低頭飲水時,大腦的位置低於心臟,大量的血液會湧入大腦,使血壓更加增高,那麼長頸鹿會在飲水時得腦充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在長頸鹿身上的一層、厚皮緊緊箍住了血管,限制了血壓,飛機設計師和航空生物學家依照長頸鹿皮膚原理,設計出一種新穎的「抗荷服」,從而解決了超高速殲擊機駕駛員在突然加速爬升時因腦部缺血而引起的痛苦。這種「抗荷服」內有一裝置,當飛機加速時可壓縮空氣,也能對血管產生相應的壓力,這比長頸鹿的厚皮更高明了。
20.鯨魚和潛艇的「鯨背效應」 當代核潛艇能長時間潛航於冰海之下,但若在冰下發射導彈,則必須破冰上浮,這就碰到了力學上的難題。潛舴專家從鯨魚每隔10分鍾必須破冰呼吸一次中得到啟迪,在潛艇頂部突起的指揮台圍殼和上層建築方面,作了加強材料力度和外形仿鯨背處理,果然取得了破冰時的「鯨背效應」。
21.蝴蝶和衛星控溫系統遨遊太空的人造衛星,當受到陽光強烈輻射時,衛星溫度會高達200攝氏度;而在陰影區域,衛星溫度會下降至零下200攝氏度左右,這很容易烤壞或凍壞衛星上的精密儀器儀表,它一度曾使航天科學家傷透了腦筋。後來,人們從蝴蝶身上受到啟迪。原來,蝴蝶身體表面生長著一層細小的鱗片,這些鱗片有調節體溫的作用。每當氣溫上升、陽光直射時,鱗片自動張開,以減少陽光的輻射角度,從而減少對陽光熱能的吸收;當外界氣溫下降時,鱗片自動閉合,緊貼體表,讓陽光直射鱗片,從而把體溫控制在正常范圍之內。科學家經過研究,為人造地球衛星設計了一種猶如蝴蝶鱗片般的控溫系統.
還有這些:
生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線,抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。
響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理,研製開發出來的現代化武器。
火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。
科研人員通過研究變色龍的變色本領,為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。
科學家研究青蛙的眼睛,發明了電子蛙眼。
白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆,還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。
美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能,研究開發出了微型熱感測器。
我國紡織科技人員利用仿生學原理,借鑒陸地動物的皮毛結構,設計出一種KEG保溫面料,並具有防風和導濕的功能。
根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理,人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈。人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具。
1、球型宮殿:非洲文鳥用喙和腳巧妙編織而成的圓巢,它從一個圓支架做起,形成一個圓球最後再將其懸掛在樹枝上。
2、穩定的輕質結構:田蜂築造的紙盒型巢十分精緻,它雖然是一種輕質結構,但有令人難以置信的穩定性。
3、完美的膠合:織網蟻的巢是用樹葉粘合而成。它們的幼蟲能夠吐出粘合劑,是理想的"膠水瓶"。
4、樹上圓塔住宅:樓群居雀的居所看起來就像架在樹上的一個搖搖欲墜的柴草堆,但其結構十分牢固,能夠維持幾十年,經常是到樹不堪重負被壓斷為止。
5、樹杈上的"灶"灶:鳥的巢是用粘土砌成的,一般選在較為安穩的樹杈上。一個巢大約需要2500粒粘土,都是灶鳥用喙銜來的。
6、平台建築群:熱帶無刺蜂用蜂蠟建築蜂巢,層層疊疊結合在一起,通常有40層,外表看起來就像是電影《星球大戰》中的航天飛船,能夠安置10萬戶"居民"。
7、帶空調的古堡:白蟻能夠通過一種匪夷所思的管道系統改善巢內的溫度狀況,白天製冷,夜裡供暖。
水母幾乎全部由水構成,它身體中的水分實際上佔到了百分之九十八,組成它身體的分子之間,有著大量的液體,經過提煉就能從中獲得日常用的聚合膠
我國古代著名工匠魯班,上山伐樹時,被絲矛草割破了手。他覺得奇怪,一棵小草怎麼會這樣厲害?經過仔細觀察,他發現絲茅草葉子的邊緣長著許多鋒利的細齒。於是魯班發明了木工用的鋸子。
蒼蠅並沒有「鼻子」,它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來,蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測艙內氣體的成分。也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這種原理,還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。
早在40年代,人們根據對螢火蟲的研究,創造了日光燈,近年來,科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素,後來又分離出了熒光酶,接著,又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源,不會產生磁場,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。
19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。
建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築,模仿股骨結構建造的立柱,既消除應力特別集中的區域,又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結構,把人工海豚皮包敷在船艦外殼上,可減少航行揣流,提高航速;
在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後,合成了一種類似有機化合物,在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克,便可誘殺雄蟲;
F. 根據仿生學設計的產品有哪些
如將海豚的體形或皮膚結構(游泳時能使身體表面不產生紊流)應用到潛艇設計原理上。 蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是「天然導航儀」,人們模仿它製成了「振動陀螺儀」。這種儀器目前已經應用在火箭和高速飛機上,實現了自動駕駛。蒼蠅的眼睛是一種「復眼」,由30O0多隻小眼組成,人們模仿它製成了「蠅眼透鏡」。「蠅眼透鏡」是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的,用它作鏡頭可以製成「蠅眼照相機」,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經用於印刷製版和大量復制電子計算機的微小電路,大大提高了工效和質量。「蠅眼透鏡」是一種新型光學元件,它的用途很多。
據《韓非子》記載魯班用竹木作鳥「成而飛之,三日不下」。然而人們更希望仿製鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中。早在四百多年前,義大利人利奧那多·達·芬奇和他的助手對鳥類進行仔細的解剖,研究鳥的身體結構並認真觀察鳥類的飛行。設計和製造了一架撲翼機,這是世界上第一架人造飛行器。
義大利人斯帕蘭贊尼很早以前就發現蝙蝠能在完全黑暗中任意飛行,既能躲避障礙物也能捕食在飛行中的昆蟲,但是堵塞蝙蝠的雙耳後,它們在黑暗中就寸步難行了。面對這些事實,帕蘭贊尼提出了一個使人們難以接受的結論:蝙蝠能用耳朵「看東西」。第一次世界大戰結束後,1920年哈台認為蝙蝠發出聲音信號的頻率超出人耳的聽覺范圍。並提出蝙蝠對目標的定位方法與第一次世界大戰時郎之萬發明的用超聲波回波定位的方法相同。遺憾的是,哈台的提示並未引起人們的重視,而工程師們對於蝙蝠具有「回聲定位」的技術是難以相信的。直到1983年採用了電子測量器,才完完全全證實蝙蝠就是以發出超聲波來定位的。但是這對於早期雷達和聲納的發明已經不能有所幫助了。
早在40年代,人們根據對螢火蟲的研究,創造了日光燈,使人類的照明光源發生了很大變化。近年來,科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素,後來又分離出了熒光酶,接著,又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源,不會產生磁場,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。
19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。對電魚的研究,還給人們這樣的啟示:如果能成功地模仿電魚的發電器官,那麼,船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。
仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上,當接受到風暴的次聲波時,可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向,就是風暴前進的方向;指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義。
斑馬
斑馬生活在非洲大陸,外形與一般的馬沒有什麼兩樣,它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中,細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米,耳朵又圓又大,條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外,以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到到軍事上是一個是很成功仿生學例子